CC BY
39
--------------------------------------- © Д.А. Юнгмейстер, Д.В. Смирнов,
Г.В. Соколова, 2010
УДК 622.271.5
Д.А. Юнгмейстер, Д.В. Смирнов, Г.В. Соколова
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ И КОМПОНОВОК ПРИДОННЫХ АГРЕГАТОВ ДЛЯ СБОРА ЖЕЛЕЗОМАРГАНЦЕВЫХ КОНКРЕЦИЙ
Рассматриваются конструкции машин, на основе которых могут быть созданы различные комплексы для разработки залежей полезных ископаемых. Представлены результаты экспериментальных исследований взаимодействия ковшовой ленты с тяговым органом промежуточного привода. По экспериментальным исследованиям построены графики зависимости производительности от скорости перемещения придонного агрегата для различных компоновочных схем и определены рациональные скорости перемещения добычного агрегата.
Ключевые слова: залежи полезных ископаемых, железомарганцевые конкреции, добычный агрегат.
Семинар № 22
7Тля разработки залежей полезных ископаемых со дна морей и океанов предложены три различных варианта компоновочных схем комплексов. На рис. 1 представлен комплекс для разработки залежей полезных ископаемых по варианту 1. Он состоит из судна обеспечения, транспортирующего органа для доставки добытого полезного ископаемого на судно и добычного агрегата ковшового типа. Для обеспечения работоспособности добычного агрегата и транспортирующего органа используется устройство с полостями разрежения, патент №2301338 МПК Е21С50/00 (2006.01), «Комплекс для разработки полезных ископаемых шельфовой зоны Мирового океана». Использование комплекса по варианту 1 рационально при ведении дноуглубительных работ, добыче рудоносных песков и благодаря наличию промежуточного привода в транспортирующем органе возможность добычи при общей глубине разработки более 100 м.
На рис. 2 представлен комплекс для разработки залежей полезных ископаемых по варианту 2. он состоит из судна обеспечения и придонного добычного агрегата барабанного типа, работающего на основе устройства с полостями разрежения, заявка № 2008121079 - «Способ селективного отбора и предварительного обогащения железомарганцевых конкреций и устройство для его реализации». Комплекса по варианту 2 используется для добычи конкреций и благодаря возможности проведения первичного обогащения обладает большей производительностью, по сравнению с вариантом 1. Однако использование подобного комплекса ограничено глубиной до 100 метров, так как необходимо поднимать добычной агрегат на судно обеспечения по мере наполнения бункера.
На рис. 3 представлен комплекс для разработки залежей полезных ископаемых по варианту 3. Он представляет собой комбинацию первого и второго вариантов и обладает преимуществами обоих, в частности благодаря
3 2 1
Рис. 1 Комплекс для разработки залежей полезных ископаемых варI
а) Общий вид комплекса
1 - Судно обеспечения; 2 - Трубный став; 3 - Транспортирующая лента; 4 - Ковш; 5 - Промежуточный привод; 6 - Придонный добычной агрегат.
12 3 4
нт 1
б) Добычной агрегат
1 - опорная труба; 2 - электродвигатель; 3 - тяговая лента; 4 - транспортирующая лента; 5 - ковш ; 6 - ведущая шестерня; 7 - система для создания разряжения между лентами; 8 -насос; 9 - натяжной барабан; 10 - отверстие тяговой ленты; 11 - штырь.
Рис. 2. Комплекс для разработки залежей полезных ископаемых вариант 2
а) Общий вид добычного комплекса б) Добычной агрегат
1. - Судно-обеспечения; 2 - Грузонесущий кабель; 3 - Добычной
агрегат
1 2 3
4 5 6 7
Ш
Рис. 3. Комплекс для разработки залежей полезных ископаемых вариант 3
а) Общий вид добычного комплекса
1 - Судно обеспечения; 2 - Грузонесущий кабель; 3 - Трубный став; 4 - Транспортирующая лента; 5 - Ковш; 6 - Промежуточный привод; 7 - Придонный добычной агрегат.
б) Добычной агрегат
1 - Направляющая лыжа; 2 - Придонный грунт с ЖМК; 3 - Область создания разрежения; 4 - Прорезиненная обечайка барабана; 5 - Металлическая обечайка; 6 - ЖМК; 7 - Грузовая ветвь; 8 - Ковш; 9 - Порожняя ветвь; 10 -Бункер; 11 - Основной грунт.
а) б)
Рис. 5. Захват и удержание лент с различными поверхностями: а) - удержание ленты с постоянным перетеканиями в систему; б) - удержание ленты без перетеканий в систему
наличию транспортирующего органа появляется возможность ведения добычи на глубинах более 100 метров и отпадает необходимость постоянного подъема добычного агрегата для опорожнения его бункера.
Работоспособность добычного агрегата барабанного типа рассмотрена в [1]. На рис. 4-5 показан процесс захвата и удержания конвейерной ленты с разными типами поверхностей, используемой в транспортирующем органе.
По результатам исследований устройства захвата с образцами конвейерной ленты были построены графики зависимостей вертикальной силы прижа-
тия и горизонтального усилия сдвига от производительности насоса (рис. 6, 7).
Графики на рис. 6 показывают, что при использовании гладкой конвейерной ленты (исключение перетеканий жидкости в систему) значение вертикальной силы прижатия значительно выше, по сравнению с использованием образца ленты с изрезанной поверхностью (постоянные перетекания жидкости в систему). При этом сходимость экспериментальных и теоретических исследований для графиков на рис. 6 определены по квантилю распределения Стьюдента и критерию согласия Пирсона. Доверительный интервал и доверитель-
Зависимость верп пн льном силы пришлтш от П|Н11Л ВОД 11Т ел ЬНОС Т11
X" -Н-
Е у —•— П е ид&з |н|*ТнК1||| —*- Ленде 1 ерете ЬЛИЛ Н1 3
<5 и-1 ' 4 5 -----
/ у
0, К 0 П|ю 1 0, п водите 5 0 льность 2 Он О, л/с 25 0
Рис. 6. График зависимости вертикальной силы прижатия захвата к гладкой резиновой ленте и ленте с изрезанной поверхностью от производительности насоса
ЗАВИСИМОСТЬ УСИЛИЯ СДВ1ГЯ ОТ П|>ОШВСДНТеЛЬНОСТ11
Л е 1 та бе 5 ■ еретеьам 1 Леиас 1 ерете Ш11Я И1
иГ
3
0 1 о. 15 0 Прошводг 2 0, тел ЬНОС ть О, 25 0 л/с
Рис. 7. График зависимости усилия сдвига захвата с полостью разрежения по гладкой резиновой ленте и ленте с изрезанной поверхностью от производительности насоса
ный интервал среднеквадратичного от- графика «Лента без перетеканий» со-клонения для ставляет 1,15% и 0,99% соответственно,
при доверительной вероятности р=0,95,
Рис. 8. Производительность добычного комплекса
а для графика «Лента с перетеканиями» составляет 0,68% и 0,58% соответственно, при доверительной вероятности р=0,95.
Из графиков на рис 7 видно, что при малых значениях производительности насоса, менее 0,25 л/с, усилие горизонтального сдвига для конвейерной ленты с постоянными перетеканиями больше, чем для конвейерной ленты без перетеканий. При увеличении производительности более 0,25 л/с наблюдается иная картина, усилие сдвига для ленты без перетеканий значительно возрастает. Это связано с тем, что при достижении определенного значения давления в камере устройства захвата, зависящего от эластичности захвата, происходит его вертикальное сжатие и увеличение сил трения на поверхности контакта ленты с захватом. При этом сходимость экспериментальных и теоретических исследований для графиков на рис. 7 определены по квантилю распределения Стью-
дента и критерию согласия Пирсона. Доверительный интервал и доверительный интервал среднеквадратичного отклонения для графика «Лента без перетеканий» составляет 1,5% и 1,29% соответственно, при доверительной вероятности р=0,95, а для графика «Лента с перетеканиями» составляет 0,85% и 0,66% соответственно, при доверительной вероятности р=0,95.
На рис. 8 представлен график зависимости производительности добычного комплекса от скорости движения для каждого из трех возможных вариантов.
Из графика видно, что для комплекса по варианту 1 характерна линейная зависимость производительности от скорости движения. Однако в данном случае происходит захват большого объема пустой породы, что приводит к существенному снижению общей производительности по полезному ископаемому. Параболические кривые для вариантов 2 и 3 характеризуются тем, что увеличе-
ние скорости движения добычного агрегата от 0 до 1,5 м/с связано с плавным увеличением производительности, в этот период снижение вероятности захвата компенсируется увеличением площади отработки поля залежей железомарганцевых конкреций. При дальнейшем увеличении скорости движения добычного агрегата происходит резкое падение производительности из-за малого значения вероятности захвата железомарганцевых конкреций. Кроме того, кривая по варианту 2 имеет меньшую производительность, чем кривая по варианту 3 вследствие того, что необхо-
димо проводить периодический подъем добычного агрегата на судно обеспечения.
Для различных условий работы необходимо выбирать свою компоновочную схему комплекса, однако схема по варианту 3, состоящая из судна обеспечения, транспортирующего органа с промежуточными приводами и добычного агрегата барабанного типа является универсальной и при прочих равных условиях с использованием данной схемы возможно получение максимальной производительности, по отношении к другим вариантам.
------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Юнгмейстер Д.А. Смирнов Д.В. Комплекс для ведения добычи железомарганцевых конкреций со дна моря /Горное оборудование и электромеханика, №1, 2008. Н5ГД=1
— Коротко об авторах ----------------------------------------------------------------
Юнгмейстер Д.А. — доктор технических наук, профессор кафедры «Конструирование горных машин и технологии машиностроения» Санкт-Петербургского государственного горного института им. Плеханова (ТУ), е-таП: ёт^и^@Ьо1;Ьох. т;
Смирнов Д.В., Соколова Г.В. - Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Плеханова (ТУ).
ДИССЕРТАЦИИ
ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИИ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ
Автор Название работы Специальность Ученая степень
ИНСТИТУТ ПРОБ ЛЕМ КОМПЛЕКСНОГО ОСВОЕНИ Я НЕДР РАН
БУНИН
Игорь
Жанович
Теоретические основы воздействия наносекундных электромагнитных импульсов на процессы дезинтеграции и вскрытия тонкодисперсных минеральных комплексов и извлечения благородных металлов из руд
д.т.н.
